Che cos'è la velocità relativa?
La velocità relativa si riferisce alla velocità e alla direzione di un oggetto rispetto ad altri riferimenti. Non esiste un riferimento standard per una velocità relativa; tuttavia, alcuni riferimenti, come il terreno, sono molto più convenienti di altri. Grazie a questo principio, è possibile descrivere lo stesso oggetto come avere più velocità diverse, ognuna con un diverso quadro di riferimento. La velocità della luce non è una velocità relativa in questo senso, tuttavia.
In genere, tutte le velocità devono essere relative a qualche quadro di riferimento inerziale. Qualsiasi frame di riferimento nello spazio che non sta accelerando è ugualmente adatto. La superficie della Terra è una buona approssimazione per un quadro di riferimento inerziale quando le distanze coinvolte non sono troppo grandi. Questo perché piccole aree di esso sembrano piane e fisse; cioè, gli oggetti sembrano fermi quando si muovono alla stessa velocità del suolo. Quando le distanze diventano troppo grandi, non ha più senso dare velocità rispetto al suolo - a causa della rotazione della Terra, diverse parti del globo si muovono in direzioni diverse.
Ad esempio, resta inteso che una velocità di 70 miglia (112,7 km) all'ora sull'autostrada è relativa al terreno “stazionario”. Questo perché la superficie della Terra ruota attorno al suo nucleo e la Terra viaggia intorno al sole. Il sistema solare stesso ruota attorno al centro della galassia della Via Lattea, e così via. Pertanto, una velocità è utile solo quando è relativa ad un frame di riferimento. Un limite di velocità autostradale è in realtà un limite di velocità relativa.
L'astronomo danese Ole Christensen Rømer misurò per la prima volta la velocità della luce nel 1676. Paragonò il tempo impiegato dalla luce per viaggiare dalla luna di Giove Io quando la Terra era a varie distanze da essa. Quando la Terra era più lontana da Giove, ci volle molto più tempo perché la luce arrivasse. All'insaputa di Rømer, tuttavia, la luce non si comporta allo stesso modo della materia ordinaria. La velocità della luce e di tutte le radiazioni elettromagnetiche è costante indipendentemente da chi la sta osservando.
Nel 1905, il fisico tedesco Albert Einstein propose la teoria secondo cui il movimento di un osservatore non influisce sulla velocità della luce. Questa svolta servì come base per la teoria della relatività speciale. Le sue implicazioni, sebbene non si notino comunemente durante la vita di tutti i giorni, sono di vasta portata nel campo della fisica. In sostanza, il principio significa che la velocità della luce non è una velocità relativa nel senso precedente. Piuttosto, il tempo stesso dipende dal movimento di un osservatore.